Oksijen (Lambda) Sensörünün Çalışma Prensibi - Lambda Sensörü Nasıl Çalışır?

Oksijen sensörünün, motor kontrol ünitesine gönderdiği sinyal değerlendirilir ve motora alınan hava-yakıt karışımı oranının, zengin karışım mı fakir karışım mı olduğu belirlenmiş olur. Motor kontrol ünitesi her zaman hava-yakıt karışım oranını 14,7:1 olarak, yani lambda=1 civarında tutturmaya çalışır. Eğer hava-yakıt karışımı fakir karışımsa, yani çok hava, az yakıt varsa; ya da zengin karışım olmuşsa yani çok yakıt az hava varsa, motor kontrol ünitesi enjektörleri kumanda ederek enjektörlerin püskürtme sürelerinde ayarlama yapar, püskürtme miktarını arttırır veya azaltır. Bunun yanında gaz kelebeğine de etki ederek hava miktarında düzenlemeler yapar ve hava-yakıt oranını lambda=1’e getirmeye çalışır. Bu karışım oranı saniyede 5 kez kontrol edilerek sürekli olarak motorun verimliliği kontrol edilir. Böylece yakıt sarfiyatı azaltılır, egzoz emisyonları düşürülür, motor performansı iyileştirilir. 

Oksijen sensörü soğukken çalışamaz. Özellikle sabah ilk çalıştırmalarda veya motor soğukken ilk çalıştırmalarda, motorun ısınması için zaman geçmesi gerekecektir ve lamda sensörü soğukta çalışmadığı için, motor gerekli düzenlemeleri yapamayacaktır. Bu durumu önlemek amacıyla oksijen sensörünün hemen ısınıp çalışabilmesi için (yaklaşık 600 santigrat dereceye), içerisine bir ısıtıcı rezistans yerleştirilmiştir. Böylece oksijen sensörü soketi 4 uçlu hale gelmiştir (eskiden 2 kablolu-uçluydu, ısıtmalı değildi). 

 

Aslında oksijen sensörü çok basit bir voltaj üreteci (pil) gibi çalışır, ısındığında kendi voltajını üretir. Sensörün uç kısmının (sonda kısmı) iki ayrı ortama bakan yüzeyi vardır, sonda ucun iç kısmı normal atmosfer havasıyla temas halindedir (çok küçük deliklerle hava bu kısmın içine girer), sonda ucun dış yüzeyi ise egzoz gazlarının olduğu egzoz borusunun içindeki ortama bakar. Yeni tip oksijen sensörlerinde, sondanın iç kısmına hava gelsin diye konan küçük delikler bile yoktur, kablo bağlantısı deliklerindeki çok küçük boşluklardan havanın girmesi yeterli olmuştur. Böylece büyük delikler yüzünden toz-pislik-su gibi kirleticileri sensörün içine girmesi ve arızalanması olasılığı azaltılmıştır. 

Sensörün seramik sonda uç kısmında, platinyum kaplı zirkonyumdioksit (ZrO2) seramik madde bulunur. Sondanın egzoz gazına bakan dış kısmı ile atmosfere bakan iç kısmı arasındaki oksijen miktarı farklı, seramik uçta bir voltaj gerilimi üretilmesine sebep olur. Oksijen miktarı farkı ne kadar fazla olursa, o kadar yüksek voltaj üretilir. Sensörün içerisinde bulunan zirkonyum dioksit (ZrO2 – seramik madde) çok ince mikro delikli, platinyum tabakasıyla kaplıdır. Dış kısmı egzoz gazına maruz olan sensörün iç kısmı atmosfere açık şekilde havalandırılmış olup, bu iki kısımdaki elektrot uçları kablo ile ECU’ye bağlıdır. Bu farklı ortamlarda bulunan (egzoz gazı elektrodu ve dış hava elektrodu) elektrotlar gerilim üretirler. Sadece kurşunsuz benzinle kullanılabilen sensör aslında galvanik bir pildir. Genel olarak, motorda zengin karışım olduğunda, oksijen sensörü maksimum 0,9 volt (900 milivolt) üretir, bu, egzoz gazında bir miktar yanmamış oksjien gazı olduğu anlamına gelir. Eğer hava-yakıt karışımı çok fakirse, oksijen sensörü çıkış voltajı 0,2 volt (200 milivolt) civarında olacaktır. 

  

Eğer hava-yakıt karışımı ideal orandaysa (14,7hava/1yakıt), lambda sensörü çıkış voltajı 0,45 volt (450 milivolt) civarında olacaktır. Hava yakıt karışımında lambda değerinin anlamı: λ>1 (lambda 1'den büyükse, fakir karışım) λlambda 1'den küçükse, zengin karışım) λ=1 (lambda=1 ise ideal karışım, stokiyometrik oran)

Oksijen (Lambda) Sensörünün Çalışması

Okisen sensörü, sinüs eğrisine benzer, sıçramalı (dalgalı) bir voltaj sinyali üretir. Ürettiği voltaj sinyali bir minimum ve maksimum değer arasında sürekli değişir, okunan voltaj bu iki değerin ortalaması olarak belirlenir. Bu sebeplerle bu klasik oksijen sensörüne "sıçramalı" veya "iki noktalı" oksijen sensörü de denir. Ürettiği voltaj sinyali 100 milivolt ile 900 milivolt arasında değişir.

Oksijen sensörünün sondasında iç kısımda seramik kalplı gövde vardır. Bu seramik gövdenin içi boştur, iç kısmı dışarıdaki temiz havaya bağlıdır. Dış kısmındaki kaplama ise egzoz borusunun içinden akan egzoz gazlarına bakar. Bu iki kaplama üzerinde iki ayrı ölçüm elektrot uçları vardır. Dış ortamdaki havadaki oksijen ile, egzoz borusu içindeki egzoz gazlarındaki oksijen oranı arasındaki farktan dolayı, elektrot uçları arasında bir gerilim (voltaj) oluşur.

 

Dış ortamdaki havadaki oksijen ile, egzoz borusu içindeki egzoz gazlarındaki oksijen oranı arasındaki farktan dolayı, elektrot uçları arasında bir gerilim (voltaj) oluşur. Bu, milivolt  cinsinden sıçramalı (dalgalı) bir voltaj sinyalidir, bu sinyal değerinden, egzozdaki oksijen oranı hesaplanır, bu oksijen oranından da, motora emilen hava-yakıt oranı hesaplanır ve enjeksiyona müdahale edilerek gerekli düzenlemeler yapılır.